特開 2024-130636 油分離器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024130636

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】油分離器

(51)【国際特許分類】

   B01D 45/16 20060101AFI20240920BHJP

   F25B 43/02 20060101ALN20240920BHJP

【ＦＩ】

B01D45/16

F25B43/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023040476

(22)【出願日】2023-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000148357

【氏名又は名称】株式会社前川製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】冨山 靖司

(72)【発明者】

【氏名】安留 哲

【テーマコード（参考）】

4D031

【Ｆターム（参考）】

4D031AC03

4D031AC04

4D031BA07

4D031BA10

4D031EA01

(57)【要約】

【課題】油面変動を抑制するとともに、油が分離されずに下流側へ抜けることを防止することのできる油分離器を提供する。
【解決手段】
油分離器１は、ガスおよび油からなる気液混合物からガスと油を分離する竪型の油分離器であって、筒状の本体部１０と、本体部に連結され、気液混合物が流入する配管２０と、配管を挟むように、本体部内の上下に配置される一対のリング板６０、７０と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

気液混合物に含まれるガスと油を分離する竪型の油分離器であって、
筒状の本体部と、
前記本体部に連結され、前記気液混合物が流入する配管と、
前記配管を挟むように、前記本体部内の上下に配置される一対のリング板と、を有する油分離器。

【請求項2】

前記配管から流入した前記気液混合物を、前記本体部の内壁に向けて案内する案内部をさらに有する、請求項１に記載の油分離器。

【請求項3】

前記案内部は、前記本体部に固定された板状の部材である、請求項２に記載の油分離器。

【請求項4】

前記案内部は、前記配管と一体的に構成された湾曲形状を備える内部配管である、請求項２に記載の油分離器。

【請求項5】

前記配管は、前記本体部の中心に対して、所定の距離だけオフセットして設けられる、請求項１または２に記載の油分離器。

【請求項6】

前記案内部は、直線状に構成され、前記一対のリング板に固定される、請求項５に記載の油分離器。

【請求項7】

前記案内部は、円弧状に構成され、前記一対のリング板に固定される、請求項５に記載の油分離器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気液混合物に含まれるガスと油を分離する竪型の油分離器に関する。

【背景技術】

【0002】

スクリュー圧縮機（以下、圧縮機とも称する）は、圧縮機に吸入されたガスに、冷却、潤滑等を目的として冷凍機油（以下、油とも称する）を注入しつつ用いられる。したがって、圧縮機から吐出されたガス中には、油が混在（気液混合物）している。

【0003】

このため、圧縮機から吐出された気液混合物は、一旦油分離器に導入されて、油分離器内においてガスおよび油を分離する必要がある。そして、差圧給油またはオイルポンプにより再循環して圧縮機に給油される。

【0004】

このような油分離器として、例えば下記の特許文献１には、筒状の本体部の中に、気液混合物を吹き込んで、ガスと油を遠心分離する油分離器が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４－５２７１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

圧縮機および油分離器を連結する吐出管には、多量の油が含まれる。一方、油分離器の底面には一定量の油を溜めておく必要がある。このため、圧縮機停止時に圧縮機および吐出管内に溜まった油が、次の起動時に一気に油分離器内に入って、油分離器の底面に溜められている油の油面を大きく変動させてしまう。そして、油面が変動すると油分離器内の油中において気泡が発生して、オイルポンプにキャビテーションが発生して圧縮機に十分な給油が行われなくなる可能性がある。かつ、気泡を含んだ油が圧縮機に給油されると、軸シールの油膜切れやベアリング、摺動面の潤滑系統の不具合が起こる。

【0007】

一方で、圧縮機停止時に圧縮機および吐出管内に溜まった油が、次の起動時に一気に油分離器内に入ると、油が分離されずに下流側へ抜けてしまう可能性もある。

【0008】

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、起動時における油面変動を抑制するとともに、油が分離されずに下流側へ抜けることを防止することのできる油分離器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成する本発明に係る油分離器は、気液混合物に含まれるガスと油を分離する竪型の油分離器であって、筒状の本体部と、前記本体部に連結され、前記気液混合物が流入する配管と、前記配管を挟むように、前記本体部内の上下に配置される一対のリング板と、を有する。

【発明の効果】

【0010】

上述の油分離器によれば、起動時において、一対のリング板のうち下側のリング板が邪魔板として作用して、配管から流入した気液混合物が、本体部の下方に溜められている油の油面を変動させることを好適に抑制することができる。一方、一対のリング板のうち上側のリング板が邪魔板として作用して、配管から流入した気液混合物のうち油がガスと分離されることなく排気流路から排出されて下流側に抜けることを防止することができる。以上から、起動時における油面変動を抑制するとともに、油が分離されずに下流側へ抜けることを防止することのできる油分離器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る油分離器を示す概略斜視図である。

【図2】本実施形態に係る油分離器を示す概略平面図である。

【図3】本実施形態に係る油分離器を示す概略正面図である。

【図4】比較例に係る油分離器を用いた際のシミュレーション結果である。

【図5】実施形態に係る油分離器を用いた際のシミュレーション結果である。

【図6】変形例１に係る油分離器を示す概略斜視図である。

【図7】変形例１に係る油分離器を示す概略平面図である。

【図8】変形例に係る油分離器でオフセット例１を示す概略平面図である。

【図9】変形例に係る油分離器でオフセット例２を示す概略平面図である。

【図10】変形例に係る油分離器でオフセット例３を示す概略平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施形態を、図１～図３を参照しつつ説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0013】

図１は、本発明の実施形態に係る油分離器１を示す概略斜視図である。図２は、本実施形態に係る油分離器１を示す概略平面図である。図３は、本実施形態に係る油分離器１を示す概略正面図である。

【0014】

油分離器１は、気液混合物に含まれるガスと油を分離するためのものである。油分離器１は、鉛直方向に配置される竪型である。

【0015】

油分離器１は、図１～図３に示すように、筒状の本体部１０と、本体部１０に連結され、気液混合物が流入する配管２０と、ガスが排気される排気流路３０と、冷凍機油が排出される油排出流路４０と、配管２０から流入した気液混合物を本体部１０の内壁１１に向けて案内する案内部５０と、配管２０の上方に配置される第１リング板６０と、配管２０の下方に配置される第２リング板７０と、排気流路３０の直前に配置され、油滴をガス中から分離し凝集して沈降させるデミスタ８０と、を有する。

【0016】

本体部１０は、上下方向に延在するように筒状に構成されている。本体部１０は、例えば鋳物や鋼材によって構成されているが、特に限定されない。本体部１０の大きさは特に限定されないが、好適に気液を分離することのできる大きさにすることが好ましい。本体部１０の内径は、特に限定されないが、例えば４００～２０００ｍｍとすることができる。

【0017】

本体部１０の下方には、一定量の油Ｌが予め溜められている。

【0018】

配管２０は、図１に示すように、本体部１０に連結される。配管２０は、スクリュー圧縮機から油分離器１の本体部１０に向けて気液混合物が流入する際の通路となる。配管２０は、図２に示す平面視で、本体部１０の、図２の上下方向の中心となる位置に設けられる。なお、配管２０は、図２に示す平面視で、本体部１０の中心に対して、図２の上方向または下方向に所定の距離だけオフセットして設けられてもよい。

【0019】

配管２０を上方向にオフセットした場合、図８に示すように、案内部５０の位置が変更されることが好ましい。この場合、案内部５０は、第１リング板６０の下面、および第２リング板７０の上面の２か所に固定されている。これは、オフセットした場合に案内部５０と本体部１０の内壁１１を固定すると、流路が過度に狭くならないようにするためである。この場合の角度θは配管２０から流入した流体の流れの妨げにならないように、例えば４５度である。

【0020】

配管２０を上方向にオフセットした場合、図９、図１０に示すように、案内部５０は円弧状としても良い。図９は第１リング板６０と第２リング板７０の内円縁に９０度の範囲で案内部５０を接合した場合、図１０は第１リング板６０と第２リング板７０の間に、リング内部に９０度の範囲で案内部５０を接合した場合である。

【0021】

排気流路３０は、図１に示すように、本体部１０の上方に設けられる。排気流路３０を介して、ガスのみが排気される。

【0022】

油排出流路４０は、図１に示すように、本体部１０の下方に設けられる。油排出流路４０を介して、油のみが排出される。

【0023】

案内部５０は、図１、図２に示すように、板状の部材である。案内部５０は、本体部１０の内壁１１、第１リング板６０の下面、および第２リング板７０の上面の３か所に固定されている。案内部５０の固定方法は特に限定されないが、例えば溶接による固定である。

【0024】

案内部５０は、図２に示す平面視において、図２の上下方向に対して傾斜するように配置されている。図２に示す平面視において、破線で示される案内部５０の、図２の上下方向に対して傾斜する角度θは、特に限定されないが、１０～６０度であって、例えば３０度である。

【0025】

第１リング板６０は、図１、図３に示すように、配管２０よりも上方に設けられる。第１リング板６０は、本体部１０の内径よりも小さい内径を備える。第１リング板６０は、いわゆるドーナツ形状を備えている。第１リング板６０の幅Ｗ（図２参照）は、特に限定されないが、配管２０の内径×１～１．８倍とする。

【0026】

第１リング板６０は、本体部１０に対して別体に構成されており、第１リング板６０は、例えば溶接によって、本体部１０に対して固定されている。

【0027】

第１リング板６０は、図１に示すように、水平となるように配置される。

【0028】

このように、第１リング板６０が配管２０の上方に配置されるため、第１リング板６０が邪魔板として作用するので、配管２０から流入した気液混合物のうち油がガスと分離されることなく排気流路３０から排出されて下流側に抜けることを防止することができる。

【0029】

第２リング板７０は、図１、図３に示すように、配管２０よりも下方に設けられる。したがって、第１リング板６０および第２リング板７０は、配管２０を挟むように、本体部１０内の上下に配置される。第１リング板６０および第２リング板７０が、鉛直方向に沿って離間する距離Ｌ１（図３参照）は、特に限定されないが、配管２０の内径×１．５～４倍とする。

【0030】

第２リング板７０は、本体部１０の内径よりも小さい内径を備える。第２リング板７０は、いわゆるドーナツ形状を備えている。第２リング板７０の幅Ｗ（図２参照）は、特に限定されないが、配管２０の内径×１～１．８倍とする。すなわち、第２リング板７０は、第１リング板６０と略同一の構成を備えている。

【0031】

第２リング板７０は、本体部１０に対して別体に構成されており、第２リング板７０は、例えば溶接によって、本体部１０に対して固定されている。

【0032】

第２リング板７０は、図１に示すように、水平となるように配置される。

【0033】

このように、第２リング板７０が配管２０の下方に配置されるため、第２リング板７０が邪魔板として作用して、配管２０から流入した気液混合物が、本体部１０の下方に溜められている油Ｌの油面を変動させることを好適に抑制することができる。

【0034】

以上説明したように、本実施形態に係る油分離器１は、ガスおよび油からなる気液混合物から前記ガスと前記油を分離する竪型の油分離器１である。油分離器１は、筒状の本体部１０と、本体部１０に連結され、気液混合物が流入する配管２０と、配管２０を挟むように、本体部１０内の上下に配置される一対の第１リング板６０、第２リング板７０と、を有する。このように構成された油分離器１によれば、起動時において、第２リング板７０が油面をガードする邪魔板として作用して、配管２０から流入した気液混合物が、本体部１０の下方に溜められている油Ｌの油面を変動させることを好適に抑制することができる。一方、第１リング板６０がガスの流れを整える邪魔板として作用するので、配管２０から流入した気液混合物のうち油がガスと分離されることなく排気流路３０から排出されて下流側に抜けることを防止することができる。以上から、起動時における油面変動を抑制するとともに、油が分離されずに下流側へ抜けることを防止することのできる油分離器１を提供することができる。

【0035】

また、油分離器１は配管２０から流入した気液混合物を、本体部１０の内壁１１に向けて案内する案内部５０を有する。このように構成された油分離器１によれば、案内部５０によって気液混合物を、本体部１０の内壁１１に向けて案内するため、起動時において、第２リング板７０がより好適に邪魔板として作用して、配管２０から流入した気液混合物が、本体部１０の下方に溜められている油Ｌの油面を変動させることをより好適に抑制することができる。一方、第１リング板６０がより好適に邪魔板として作用するので、配管２０から流入した気液混合物のうち油がガスと分離されることなく排気流路３０から排出されて下流側に抜けることをより好適に防止することができる。

【0036】

また、案内部５０は、本体部１０に固定された板状の部材である。このように構成された油分離器１によれば、簡易な構成で、気液混合物を、本体部１０の内壁１１に向けて案内することができる。

【0037】

次に、図４、図５を参照して、比較例に係る油分離器および実施形態に係る油分離器１を用いた際の、気液混合物が流入した際の油の挙動についてシミュレーションした結果を説明する。

【0038】

比較例に係る油分離器では、図４に示すように、第１リング板６０および第２リング板７０が設けられない。また、比較例に係る油分離器では、図４に示すように、後述する変形例に係る案内部１５０が構成されている。

【0039】

比較例に係る油分離器におけるシミュレーション結果では、図４に示すように、スクリュー圧縮機停止時に圧縮機および吐出管内に溜まった油が、次の起動時に一気に油分離器内に入ると、油分離器の底面に溜められている油Ｌの油面が変動してしまう。そして油面が変動すると油中に気泡が発生して、オイルポンプにキャビテーションが発生したり、潤滑系統で不具合が発生したりしてしまう可能性がある。

【0040】

しかも、上方に飛散した油がデミスタ８０まで到達しており、多量の油がデミスタ８０を通過して排気流路３０から流出してしまう。

【0041】

これに対して、実施形態に係る油分離器１におけるシミュレーション結果では、図５に示すように、第２リング板７０が邪魔板として作用して、配管２０から流入した気液混合物が、本体部１０の下方に溜められている油Ｌの油面を変動させることを好適に抑制することができる。

【0042】

しかも、上方に油が飛散しないので、デミスタ８０まで多量の油が到達することが無い。

【0043】

＜変形例１＞
次に、図６、図７を参照して、変形例１に係る油分離器２の構成について説明する。図６は、変形例１に係る油分離器２を示す概略斜視図である。図７は、変形例１に係る油分離器２を示す概略平面図である。

【0044】

実施形態と共通する部分は説明を省略し、変形例１のみに特徴のある個所について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付して説明し、重複した説明は省略する。変形例１に係る油分離器２は、実施形態に係る油分離器１と比較して、案内部１５０の構成が異なる。

【0045】

変形例１に係る油分離器２は、図６、図７に示すように、筒状の本体部１０と、本体部１０に連結され、気液混合物が流入する配管２０と、ガスが排気される排気流路３０と、冷凍機油が排出される油排出流路４０と、配管２０から流入した気液混合物を本体部１０の内壁１１に向けて案内する案内部１５０と、配管２０の上方に配置される第１リング板６０と、配管２０の下方に配置される第２リング板７０と、を有する。本体部１０、配管２０、排気流路３０、油排出流路４０、第１リング板６０、および第２リング板７０は、上述した実施形態に係る油分離器１と同一の構成であるため、説明は省略する。

【0046】

案内部１５０は、配管２０から流入した気液混合物を、本体部１０の内壁１１に向けて案内する。案内部１５０は、配管２０と一体的に構成された内部配管である。

【0047】

案内部１５０は、図７に示す平面視において、図７の上方向に向けて気液混合物が流入するように、図７の左から上方に向けて湾曲した構成を備える。なお、案内部１５０が湾曲する方向は、配管２０から流入した気液混合物を、本体部１０の内壁１１に向けて案内する限りにおいて、特に限定されない。

【0048】

配管２０および案内部１５０は、図６、図７に示すように、本体部１０を突き抜けるように配置されている。

【0049】

以上説明したように、変形例１に係る油分離器２において、案内部１５０は、配管２０と一体的に構成された内部配管である。このように構成された油分離器２によれば、実施形態に係る油分離器１の案内部５０と異なり、配管２０と一体的に構成されているため、意図せず案内部１５０が本体部１０から脱落することを防止できる。

【0050】

なお、本発明は上述した実施形態および変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変することができる。

【0051】

また、上述した実施形態では、第１リング板６０および第２リング板７０は略同一の構成を備えた。しかしながら、第１リング板および第２リング板は異なる構成を備えていてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１、２ 油分離器、
１０ 本体部、
１１ 内壁、
２０ 配管、
５０、１５０ 案内部、
６０ 第１リング板、
７０ 第２リング板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】